2018 Fiscal Year Annual Research Report
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17H00742
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
北澤 茂 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (00251231)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 背景座標系 / 視覚安定性 / 楔前部 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は毎秒3回も目を動かすのに、周囲の世界は動かない。脳はいかにして視覚世界を安定させるのか。我々は、ずれた網膜像が「背景」を基準にして統合されるという「背景座標仮説」を提唱した。本研究では、1)「背景座標ニューロン」がサルの楔前部に存在すること、2)先行知見を基に構築した人工神経回路の楔前部相当層に背景座標ニューロンが自律的に獲得されること、3）楔前部の外乱により世界が揺れること、を示す。これら3段階の研究を通じて、楔前部の背景座標が視覚世界を安定化していることを証明する。2018年度は下記の項目に関してそれぞれ成果を挙げた。
1) サルを用いた神経生理学的研究:網膜座標系から背景座標系への変換はどのように行われるのだろうか。楔前部の1285個のニューロンの解析を進めた結果、1) 60％程度のニューロンが、背景の位置情報を網膜座標系で表現していること、2)目標の位置の情報と背景の位置の情報は交互に時分割的に表現されていること、3）目標の背景座標系での位置情報は、背景優位の時間帯で出現すること、が新たに明らかになった。背景座標系は、目標と背景の位置を網膜座標系で時分割表現しながら、背景優位の時間帯に両者を統合することで実現されている可能性が示唆された。
2) 人工神経回路を使った新たな学習実験:過去の文献を検討した結果、背景座標系の抽出には眼球運動指令の遠心性コピーは不要であることが強く示唆された。そのため、ずれた2枚の網膜像の中で、本当に動きがあった領域だけを抽出する、という条件で人工神経回路の学習を行うこととして、新たな学習実験を進めた。
3）外乱実験 眼球運動計測と干渉せずに視野全体を随意に動かすことができる仮想現実装置を導入した。動画刺激を任意のタイミングで任意の大きさだけ動かすことができるシステムを構築した。さらに、交流電流の「うなり」を用いた脳深部刺激法を導入した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1）サルを用いた神経生理学的研究においては、目標と背景の位置を網膜座標系で時分割的に表現している、という新たな事実を発見した。背景座標系はこれらの時分割表現からダイレクトに計算できる。背景座標系の計算過程を明らかにするという点で、重要な成果を挙げることができた。
2）人工神経回路を使った学習実験においては、眼球運動指令を用いない、新たな学習法を試みた。さらに、外乱実験においても、計画通りの進捗を示すことができた。
以上の点から、計画通りに進捗していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
1)神経生理学的研究については、成果を論文にまとめて発表する。
2)人工神経回路を使った研究については、遠心性コピーを用いない新たな枠組みでの学習実験を行い、得られた人工神経回路のニューロンの応答特性を楔前部の実際のニューロン応答と比較する。
3)外乱実験に関しては、脳深部刺激法の安全性を確認しながら慎重に研究を進めていく。
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